CN1082864C - 机床 - Google Patents

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Abstract

一种机床，它包括带有可在垂直方向移动的垂直支座(12)的机架(10)，支座(12)上带有主轴箱(SK1)，可以进行工件加工。为了将主轴箱(SK1)与新的主轴箱(SK2)交换，设有交换装置(15)。交换装置(15)包括可围绕垂直轴(37)绕枢轴转动90°的交换臂(16)。在交换臂(16)上安装着二个支承连接装置(17，18)，它们一个放在另一个上面，每一个支承连接装置可以携带一个主轴箱(SK1，SK2)。使用从上面夹持住主轴箱的输送装置(21)来将主轴箱转移至交换装置(15)上。交换装置(15)从侧面夹持住主轴箱。使交换臂(16)绕枢轴转动90°，可使主轴箱绕枢轴转动至机架(10)前面的位置，这样，主轴箱可以被垂直支座(12)接过去。

Description

机床
本发明涉及这样一种形式的机床，它包括机架和更换主轴箱的交换装置，该主轴箱固定在机架的垂直支座上，用于加工工件。
由DE3918902A1已知一种机床，其固定在垂直支座上的主轴箱可以更换。为了达到这个目的，在机架上安装了交换装置。该交换装置包括二个可以分别绕枢轴转动180°的交换臂。每一个交换臂可以抓住从箱库中送出的主轴箱的上部，通过绕枢轴转动180°，将主轴箱放置在靠近垂直支座的位置，这样可将主轴箱转移至垂直支座上，并锁紧。悬挂在交换臂上的主轴箱可以相对于交换臂并且以这样的方式转动90°即：刀具从交换臂中伸出，它们在加工位置时的方向是在机架的向前方向上的，在转移至主轴箱库时，会在横向方向上从机架中伸出。为了能快速更换主轴箱，需要两个交换臂。一个交换臂将主轴箱从垂直支座上取下，而另一个交换臂将新的主轴箱送至垂直支座上。交换臂的这种布局需要的技术开支很大。主轴箱库必需在机架的两侧延伸，并且需要复杂的运输机构。
另外，在EP0204151B1中所示的机床中，主轴箱悬挂在主轴箱更换装置上，该装置安装于机架上，可绕垂直轴转动。从上面抓住主轴箱，并绕枢轴转动至垂直支座的移动通道上面的位置，然后，该垂直支座将主轴箱接住。这种结构需要在机架上有一个转动半径很大的主轴箱更换装置，并且，向外伸出的主轴箱和刀具需要较大的空间。
从DE9202245U1所知的机床中，机架安装在转移站的旁边。机架支承着垂直支座，垂直支座可在垂直方向移动，并设有可围绕着水平轴绕枢轴转动的交换臂。在转移站上设置了二个转移工作地，它们一个在另一个的上面，每一个工作地可容纳一个主轴箱。交换臂从侧面朝着两个主轴箱中的一个主轴箱而枢轴转动，然后将该主轴箱水平地拉至垂直支座上。为了更换主轴箱，不仅垂直支座必需作垂直运动，而且交换臂必需作几个往复直线运动。另外，在转移站和垂直支座上的主轴箱必需用垂直导向杆导向，同时为了转移主轴箱，需要越过一个很宽的间隙。
本发明的目的是要提供一种机床，其中，交换装置需要很小的空间，并且通过一个简单的运动顺序和在较短的时间内来完成主轴箱的更换。
根据本发明，上述目的可以通过权利要求1所述的特点达到。
在根据本发明的机床中，交换臂包括两个支承连接装置，一个支承连接装置放在另一个上面，并且每一个支承连接装置分别适用于一个主轴箱；而垂直支座则可运动至每一支承连接装置的转移高度。交换臂可以围绕垂直轴枢轴转动至转移位置，在转移位置上，交换臂的支承连接装置可枢轴转动至安装在垂直支座上的主轴箱。新的主轴箱放置在同一交换臂上，该新的主轴箱可以放在要更换的主轴箱的下面或上面。在将老的主轴箱转移至交换臂的过程中，新的主轴箱仍保持与交换臂连接在一起。一旦垂直支座将老的主轴箱转移至交换臂后，垂直支座沿垂直方向运动，与新的主轴箱对齐，然后将新的主轴箱转移至垂直支座上。这样，为了完成一个主轴箱的完整的更换过程，只需要交换臂绕枢轴转动至转移位置的一个运动，接着再绕支轴反向转动即可。
较为优选的方法是，交换装置与机架分离放置，而机架可以相对于交换装置在向前方向运动。在本说明书的范围内，该向前方向是指机架前进轴(Z轴)的方向，垂直支座上的主轴箱的刀具方向就是沿着这个方向的。一般可使机架静止，而使交换装置运动。但是，由于通常机架是在Z-轴方向运动的，因此最好使支换装置固定。在主轴箱转移至交换装置上之后，沿Z-方向的运动可使主轴箱与垂直支座的接合完全松开。当垂直支座运动至新的主轴箱的转移位置时，机架前进，使垂直支座能可靠地夹持住新的主轴箱。机架的这个前进和退回运动一般只在非常短的行程距离内成，该距离是将垂直支座从交换装置所转移的主轴箱上离开所必需的。
最好，交换臂只绕枢轴转动90°，输送装置将主轴箱输送至交换臂，并且刀具从机架中横向向外伸出。这意味着，交换臂专门作绕枢轴转动，并同时使悬挂于其上的主轴箱绕枢轴转动90°。主轴箱的前端(即刀具从那里伸出的侧面)，在水平的X-轴方向上是从机架中横向地向外伸出的。在这个方向上，可将主轴箱从机架上取下，并转移至主轴箱库中。该结构的优点是主轴箱的前端和从主轴箱伸出的刀具很容易检查和用肉眼观察，这是因为维修人员可从机床的一侧接近它们。另外，在这一侧还可安装自动工作的刀具监视装置。整个主轴箱的运动和贮存都是在上述方向上进行的，而刀具的方向则是在机架的X-轴方向上。
最好，设置交换臂的支承连接装置，使它与设在每一个主轴箱侧壁上的支承部分接合。这可使设计的复杂程度大大降低，因为交换臂的形状可以为平板，不需要从上面抓住主轴箱的突出部分。结果，交换装置的尺寸特别紧凑，并节省空间。
另一方面，用于将主轴箱输送至交换装置且再将它们从交换装置中取出的输送装置可以有一个支承连接装置，用于与形成于主轴箱上端的支承部分相接合。这样，当交换装置与设在主轴箱侧面的支承部分接合时，输送装置与设在主轴箱上端的支承部分接合。这样，交换装置的连接装置和输送装置在功能上和空间上是彼此分离的，因此不会相互影响或干扰。
根据本发明的优选实施例，输送装置包括一个升降机，它可移动至交换装置的二个支承连接装置中的每一个装置的转移高度。该升降机支承着一个水平支座，它可与机架的前端平面平行做直线运动(即在X-方向上运动)。这样，输送装置可以通过直线运动，将主轴箱送入处在等待位置的交换装置的支承连接装置中。这个运动可以进行得很快，并且噪声低。
根据本发明的另一个实施例，支座放置在拖板上，该拖板可以与机架的向前方向(即Z-轴方向)平行运动，用于为支架库服务。拖板使输出装置可以为支架库和交换装置两者服务。升降机可用来不仅运动至交换装置上的相应转移高度，而且可运动至输送装置所服务的支架库的隔舱的高度。水平支座可用于运动至支架库的隔舱中，和将主轴箱向前推至处在等待位置的交换臂中。
以下将参考附图对本发明的优选实施例进行更详细的说明。
图1表示机床的平面图；
图2表示从图1的箭头II的方向看的正视图；
图3表示从图1的箭头III的方向看的侧视图；和
图4表示一个透视图，它表示将一个老的主轴箱换成一个新的主轴箱的交换过程。
该机床包括机架10，它通过滑动拖板(没有示出)可沿X-轴方向在床身11上移动。机架10还可在前端方向即在Z-轴方向上移动。机架10在X-轴方向的运动并非是绝对必要的。垂直支座12安装在机架10的前侧面上，可在垂直方向(Y轴方向)运动。主轴箱SK固定在垂直支座12上，主轴箱的前端带有加工工件(没有示出)用的刀具13。这些刀具13(例如，钻削或铣削装置)可以被驱动回转。刀具13在主轴箱SK上可以更换。主轴箱SK包含有夹持夹具和驱动刀具13转动的驱动齿轮。刀具从机架10内部经过垂直支座12被驱动。垂直支座12设有夹持装置，用以夹持主轴箱SK，并将主轴箱夹持在垂直支座12的确定位置上。垂直支座12可在机架10上，沿着垂直导轨14移动，如图2所示。
交换装置15放置在机架10的固定位置上，位于沿X-方向的机架10运动路径的一端。交换装置15包括交换臂16，它可围绕垂直轴37枢轴转动90°。交换臂16可以枢轴转动至等待位置16a，这时它与垂直支座12平行；并且也可以转动至转移位置16b，这时它与垂直支座12成直角(即在Z-轴方向上)。两个支承连接装置17、18设置在交换臂16上，它们一个在另一个上面。每一个支承连接装置17、18包括一个块体，夹紧部分19可以同时从该块体向上和向下伸出。每一个夹紧部分包括一个棱柱体形的对中零件，可以与主轴箱SK的相对应的支承部分20接合，用以将主轴箱SK保持和锁紧在支承连接装置17的精确位置上。支承部分20为设在主轴箱SK侧壁上的水平杆，该水平杆做成当夹紧部分19在缩回状态时该连接装置17或18可以安装在水平杆之间。当夹紧部分19伸出时，它可进入支承部分20中，分别将主轴箱SK固定在连接装置17和18上。
输送装置21将主轴箱SK输送至支承连接装置17、18及从支承连接装置17、18中将主轴箱SK输送出来。输送装置21包括升降机22，它可在拖板23上垂直移动。升降机22有一水平支座24，它安装在升降机上可在X-轴方向运动。在所示实施例中，该水平支座24为一个伸缩的滑动装置，它带有许多伸缩零件。水平支座24利用支承连接装置(没有示出)与设在主轴箱SK上端的夹持件25接合。升降机22可用于使水平支座24运动至支承连接装置17或18的相应转移高度。然后，水平支座24伸出，使主轴箱SK沿着支承连接装置17、18运动，直至达到转移位置为止。在转移位置处，夹紧部分19从支承连接装置17和18中伸出，分别与支承部分20接合。接着，水平支座24的支承连接装置松开，使设有主轴箱的水平支座24返回。
用于存放主轴箱的支架库35，沿着Z-方向安装在机架10的侧面。在支架库35偏离机架10的一侧设有导轨26，拖板23可在导轨26上运动。这样，拖板23可沿着支架库35的外侧运动。在支架库35的上部边缘上安装着另外一个导轨。支架库35包括许多隔舱，其中主轴箱SK可以悬挂在隔舱中。每一个隔舱包括一个夹持装置27(图3)，所存放的主轴箱SK的支持部分20夹住该夹持装置27，而夹持装置27以与支承连接装置17、18相似的方式支承着主轴箱。每一个夹持装置27都固定在支架库35的侧壁上。当拖板23的升降机22向着支架库的隔舱运动时，水平支座24可以进入支架库隔舱中，与主轴箱SK上端的夹持件25接合，将主轴箱SK缩回至拖板23中，并运动至设在支架库35的末端的转移站28中。交换装置15放置在转移站28内，其交换臂16可以将主轴箱SK接过来。
图4表示机架10的垂直支座12带着要更换的主轴箱SK1(下文简称为“老的主轴箱”)与“新的主轴箱”SK2进行交换的情形。输送装置21已经将主轴箱SK2从支架库35中取出。接着，拖板23移动至转移站28。当升降机22移动至下部支承连接装置18的转移高度时，水平支座24伸出，同时主轴箱SK2的支承部分20从上面和下面夹持住已经枢轴转动至其转移位置的交换臂16上的支承连接装置18。然后，支承连接装置18动作，使夹紧部分19伸出并与支承部分20接合。一旦处在转移位置的主轴箱SK2被交换臂16接过来，主轴箱SK2即从水平支座24中分离出，然后水平支座24再缩回至升降机22中。现在，交换臂16围绕垂直轴37枢轴转动90°。交换臂的转动是由放置在交换臂16上端的驱动电机29进行的，电机29具有小齿轮，它与安装在静止和不转动轴37上端的圆环齿轮30相啮合。交换臂的绕枢轴转动被两个挡块31准确地限制为90°。在枢轴转动运动结束时，主轴箱SK与机架10前面的支座12平行。位于机架10上的垂直支座12具有这样的垂直运动范围的尺寸以使得主轴箱SK1和SK2在机架10的前面能够一个放在另一个上面。
当交换臂16处在转移位置16b(图1)上时，它使新的主轴箱SK2保持固定在原位，而在这个位置时，另一个支承连接装置17已经处在另一个主轴箱SK1的支承部分20之间。通过将夹紧部分19从支承连接装置17中伸出，同样老的主轴箱SK1也可由交换臂16接过来，并立即从垂直支座12中分离出。在这种情况下，主轴箱SK1，SK2均由交换臂16携带着。
为了使垂直支座12从与老主轴箱SK1的配合中松开，并使垂直支座12不带有主轴箱SK1，必需使机架10沿着Z-轴向后运动一段短的距离。然后，垂直支座12要下降至下面的主轴箱SK2的位置，并且机架10要再向前运动一个短距离，以使垂直支座12的配合部件进入主轴箱SK2后端上的相应的配合部分32，并在垂直支座12和主轴箱SK2之间建立驱动连接。一旦主轴箱SK2由垂直支座12接过来，主轴箱SK2即从支承连接装置18中松开。
接着，交换臂16与老的主轴箱SK1一起绕枢轴向后转动至等待位置16a，.如图4所示那样。升降机22升高至上端接收位置，并且水平支座24伸出，夹持住主轴箱SK1上部的夹持件25，并且沿着X-轴方向，将主轴箱SK1从支承连接装置17中取下。在交换过程中，主轴箱SK1的刀具沿着X-轴方向从机架中横向伸出。刀具已经在转移站28经过检测和更换。在转移站28，拖板23将主轴箱SK2送入支架库35。主轴箱SK2进入支架库35中的运动是由水平支座24的伸出来实现的。

Claims (9)

1.一种机床，它包括机架(10)，该机架支承着在垂直方向移动的垂直支座(12)，用于与主轴箱(SK)连接；该机床还包括一个交换装置(15)，交换装置(15)又包括一个交换臂(16)，它可围绕垂直轴(37)绕枢轴转动，并带有支承连接装置(17)，用于与由输送装置(21)送出的主轴箱(SK)接合，并将主轴箱转移至垂直支座(12)上，其特征为：交换臂(16)包括另一个支承连接装置(18)，所述的二个支承连接装置(17，18)一个放在另一个上面，并且每一个支承连接装置分别适用于一个主轴箱(SK1，SK2)，另外，垂直支座(12)可以移动至每一个支承连接装置(17，18)的转移高度。
2.如权利要求1所述的机床，其特征在于，交换装置(15)与机架(10)分离放置，并且机架(10)可以相对于交换装置(15)在向前方向上移动。
3.如权利要求1或2所述的机床，其特征在于，交换臂(16)可绕枢轴转动90。，并且所述输送装置(21)将所述主轴箱(SK)输送至所述交换臂(16)上，而刀具(13)则从所述机架(10)的侧面向外伸出。
4.如权利要求1所述的机床，其特征为，所述交换臂(16)的所述支承连接装置(17，18)与设在每一个主轴箱(SK)侧壁上的支承部分(20)接合。
5.如权利要求1所述的机床，其特征为，所述输送装置(21)带有支承连接装置，用以与设在所述主轴箱(SK)上端的夹持部分(25)接合。
6.如权利要求1所述的机床，其特征为，所述交换装置(15)为静止的，所述输送装置(21)包括升降机(22)，它可以移动至所述交换装置(15)的二个支承连接装置(17，18)中的每一个装置的转移高度，并且，所述升降机(22)支承着水平支座(24)，水平支座(24)可以平行于机架(10)的前端平面运动。
7.如权利要求6所述的机床，其特征为，所述升降机(22)放置在拖板(23)上，拖板(23)可以与机架(10)的向前方向相平行而运动，以便为支架库(35)服务。
8.如权利要求7所述的机床，其特征为，所述支架库(35)包括贮存隔舱，隔舱带有夹持装置(27)，并与所述主轴箱(SK)的侧向支承部分(20)接合。
9.如权利要求4所述的机床，其特征为，所述交换臂(16)的所述支承连接装置(17，18)包括向上和向下伸出的夹紧部分(19)，其用于与所述主轴箱(SK)的支承部分(20)对中接合。
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